[发明专利]调整时间与顺序相关的柔性流水车间能耗优化调度方法

摘要

本发明公开了一种调整时间与顺序相关的柔性流水车间能耗优化调度方法，包括如下步骤：S1、针对调整时间与顺序相关的柔性流水车间调度问题进行研究，其中把调整时间定义为两类：一类与工件顺序相关，另一类与工件顺序和机器相关；S2、建立数学模型如下。S3、以最少化总能耗为目标，针对采用NEH算法求解该类问题时存在的问题，提出了三种启发式算法；S4、对上述三种算法进行验证，提出了该问题的两个下界，设计了一个基于裂区试验的仿真试验；S5、通过对仿真结果进行因素分析，算法分析，下界分析和CPU运行时间分析。本发明的一种调整时间与顺序相关的柔性流水车间能耗优化调度方法，优化了能耗，节约了成本。

主权项

调整时间与顺序相关的柔性流水车间能耗优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、针对调整时间与顺序相关的柔性流水车间调度问题进行研究，其中把调整时间定义为两类：一类与工件顺序相关，另一类与工件顺序和机器相关；S2、建立数学模型如下：         j = 1, 2,…, n, ,                                            (1)约束条件:  j = 1, 2,…, n, s = 1,2,…k,                        (2)           j = 1, 2,…, n,                                          (3)           j = 1, 2,…, n, s = 1,2,…k ,                           (4)        i= 1, 2,…, n, j = 1, 2,…, n, h = 1,2,…,m_s, s = 1,2,…k,(5)           i, jQ_hs,                                                          (6)           j = 1, 2,…, n, h = 1,2,…,m_s, s = 1,2,…k,                 (7)         h = 1,2,…,m_s, s = 1,2,…k,, jQ_hs,                             (8)         i= j,                                                            (9)且基本符合：n   工件数量  k 阶段数  r_j    工件的投放时间, j=1,2,…, n    m_s  阶段s的机器数量, s=1, 2,…, k p_jhs    工件j在第s阶段的机器h上的加工时间, h=1, 2,…, m_s B_js 工件j在第s阶段开加工时间C_js  工件j在第s阶段完工工时间ST¹  调整时间与顺序相关的阶段集ST²   调整时间与工件顺序和工件所安排到机器相关的阶段集Q_hs  安排在阶段s的机器h上加工的工件集上述的表达式中：式（1）表示问题的目标函数，最少化总能源成本，总能耗三部分组成：运行能耗成本（即式（1）的第一部分），待机能耗（即式（1）的第二部分）和预热能耗；式（2）表示每个工件需要先后经过s阶段的加工，即每个工件在它上一阶段未加工完成前，不能开始在当前阶段的加工；式（3）表示工件在当期阶段的开始加工时间不能早于该工件在该阶段的投放时间；式（4）表示每个工件在同一时间只能安排在一台机器上加工；式（5）表示机器在同一时间只能加工一个工件；     由于本发明考虑了两类与顺序相关的调整时间，因此当当前阶段属于第一类调整时间时，工件在每阶段的完工有式（6）第一个表达式计算，否则，工件在每阶段的完工时间由式（6）第二个表达式计算；式（7）定义了工件在每阶段的开加工时间，其值等于工件在上一阶段的完工时间和工件安排在机器的可开始加工时间之间的较大值；当 s = 1,  和 j = 1, ；式（8）确定在空闲时间段内机器的状态（待机状态或机器从停机到开机的预热状态），式（8）第一表达定义了机器存在空闲时间段的数量，如果满足式（8）第二和第三个表达式，则机器在该空闲时间段处于预热状态，否则机器处于待机状态，式（9）表示决策变量的取值范围；S3、以最少化总能耗为目标，针对采用NEH算法求解该类问题时存在的问题，提出了三种启发式算法；第一种算法（EPRA）基于工件加工时间的能耗成本获得工件的加工队列；第二种算法（ESRA）基于工件调整时间的能耗成本获得工件的加工序列；第三算法（ESPRA）结合EPRA和 ESRA算法的优点，通过ESRA算法构建虚拟工件， EPRA算法获得虚拟工件的加工顺序；S4、对上述三种算法进行验证，提出了该问题的两个下界，设计了一个基于裂区试验的仿真试验；S5、通过对仿真结果进行因素分析，算法分析，下界分析和CPU运行时间分析，分析结果表明：所有的主要因素除了算法因素对目标表现出显著影响；ESPRA算法求解效果是这三种算法中最好；LB1优于LB2；ESPRA算法的运行时间大大小于其它两种算法。